ฮอร์โมนอินซูลินเป็นฮอร์โมนประเภทเปปไทด์ ที่ช่วยในการสร้างสารชีวโมเลกุล (anabolic hormone) เพิ่มการเก็บกลูโคส กรดไขมัน และโปรตีน จากกระแสเลือด ทำงานตรงกันข้ามกับฮอร์โมนกลูคากอน เราสามารถศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับฮอร์โมนอินซูลินได้ ตามหัวข้อต่อไปนี้

     ฮอร์โมนอินซูลินเป็นฮอร์โมนประเภทเปปไทด์ สร้างมาจากเบตาเซลล์ของไอเลตส์ออฟแลงเกอร์ฮานส์ (Islets of Langerhans) ยีนของอินซูลินในคนจะอยู่ที่แขนข้างสั้นของโครโมโซมคู่ที่ 11 โมเลกุลแรกที่สังเคราะห์มาจะมีขนาดใหญ่เรียกว่าโพรอินซูลิน (proinsulin) ประกอบด้วยกรดอะมิโนทั้งหมด 51 หน่วย แบ่งเป็นสาย เอ ประกอบด้วยกรดอะมิโน 21 หน่วย สายบีประกอบด้วยกรดอะมิโน 30 หน่วย ทั้ง 2 สายเชื่อมด้วยเปปไทด์เชื่อม (connecting peptide หรือ C peptide) หลังจากนั้นจะมีการตัดโมเลกุลบางส่วนของส่วนนำออก เหลือเป็นอินซูลิน (insulin) และม้วนตัวเชื่อมด้วย พันธะไดซัลไฟด์ (disulfide bond) 3 ที่ ซึ่งเป็นรูปที่ยังไม่ทำงาน เมื่อร่างกายต้องการใช้จะถูกย่อยด้วยเอนไซม ์ทริปซิน (trypsin) เพื่อตัดเอาเปปไทด์เชื่อม (connecting peptide) ออกได้เป็นอินซูลิน

สูตรโครงสร้างของโพรอินซูลินของมนุษย์ ซึ่งประกอบด้วยเปปไทด์เส้นเอและบี ต่อเป็นเส้นเดียวกันด้วยเปปไทด์เชื่อม หลังจากนั้นจะตัดเปปไทด์เชื่อมออก
ได้เป็นอินซูลิน 2 สายเชื่อมกันด้วยไดซัลไฟด์ 3 ที่

UP

      อินซูลินมีผลต่อเซลล์เกือบทุกชนิดในร่างกาย โดยมีอวัยวะเป้าหมายที่สำคัญคือ ตับ กล้ามเนื้อลาย และเซลล์ไขมัน อินซูลินได้ชื่อว่าเป็นฮอร์โมนแห่งความอุดมสมบูรณ์ (hormone of abundance) เป็นฮอร์โมนที่ส่งเสริมให้มีการสะสมกลูโคส กรดไขมันและกรดอะมิโนไว้ภายในเซลล์ต่างๆ และสำรองไว้ใช้ระหว่างช่วงมื้ออาหารและเมื่อร่างกายขาดแคลน ทำให้ ระดับน้ำตาลในกระแสเลือด มีค่าปกติ

ฮอร์โมนอินซูลินช่วยให้น้ำตาลในกระแสเลือดที่เพิ่มขึ้นดูดซึมเก็บไว้ที่ตับและเนื้อเยื่ออื่นๆ ทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดลดลง

                              1. ผลต่อเมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต

                      ถ้าความเข้มข้นของน้ำตาลในกระแสเลือดเพิ่มมากขึ้น เช่นภายหลังการรับประทานอาหาร เบตาเซลล์จะหลั่งอินซูลินเพิ่มมากขึ้น ฮอร์โมนอินซูลิน จะกระตุ้นให้เพิ่มการขนถ่ายกลูโคส จากกระแสเลือดเข้าสู่เซลล์ ส่งเสริมการแพร่ของน้ำตาลกลูโคสผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังเนื้อเยื่อต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อของไขมัน และตับ

ระดับของอินซูลินที่เปลี่ยนแปลงตามระดับของกลูโคส จากกราฟ จะเห็นว่าภายหลังรับประทานอาหาร 8-10 นาที อินซูลินจะเริ่มหลั่งและสูงสุดประมาณ 1- 1.30 นาที ตามระยะเวลาที่รับประทานอาหาร

                     ภายหลังรับประทานอาหาร ถ้ามีกลูโคสเข้าเซลล์เป็นจำนวนมาก กลูโคสจะเก็บไว้ในรูป ไกลโคเจนที่ตับและ ในกล้ามเนื้อ(glycogenesis) ซึ่งร่างกายสามารถนำมาใช้เมื่อต้องออกแรงมากๆ    ยับยั้งการเปลี่ยนกลูโคส จากตับเข้าสู่กระแสเลือด (เนื่องจากการเก็บกลูโคสไว้ในรูปไกลโคเจน)        ในขณะเดียวกันระหว่างมื้ออาหารหรือกลางคืน ถ้าความเข้มข้นของน้ำตาลในกระแสเลือดลดลง การหลั่งของฮอร์โมนอินซูลินก็จะลดน้อยลงด้วย

                      2. ผลต่อเมแทบอลิซึมของโปรตีน

                      ส่งเสริมการขนถ่ายกรดอะมิโนเข้าเซลล์กล้ามเนื้อและเซลล์ตับ ทำให้มีการสังเคราะห์โปรตีนมากขึ้น (proteogenesis) และยับยั้งการสลายตัวของกรดอะมิโนเป็นน้ำตาลกลูโคส

                        3. ผลต่อเมแทบอลิซึมของไขมัน

                      กระตุ้นให้มีการขนถ่ายกลูโคสเข้าเซลล์เพื่อสร้างเป็นกรดไขมันและกลีเซอรอล ซึ่งรวมเป็น ไทรกลีเซอรายด์เก็บไว้ในเซลล์ไขมัน

                       อินซูลินยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ไลเปส (lipase) ทำให้ไทรกลีเซอรายด์ถูกเก็บไว้ใน เซลล์ไขมัน   ทำให้กรดไขมันถูกปลดปล่อยออกมาในกระแสเลือดน้อยลง  

UP

        เซลล์บางเซลล์ไม่มีตัวรับสัญญาณอินซูลิน เช่นเซลล์เม็ดเลือดแดงที่เจริญเต็มที่ เซลล์ประสาท และเซลล์สมอง ผนังด้านในของลำไส้ เส้นเลือดฝอยที่ไต แต่ร่างกายจะเตรียมน้ำตาลกลูโคสไว้ให้เซลล์เหล่านี้ใช้ตลอดเวลาโดยการแพร่ (diffusion) เพื่อไม่ให้เสียหายต่อเซลล์เหล่านี้   แต่ถ้าในขณะที่ร่างกายใช้กลูโคสมากเกินไป หรือได้รับอินซูลินจากภายนอกมากเกินไป ทำให้ระดับน้ำตาล กลูโคสลดลงอย่างมากก็จะมีผลต่อเซลล์เหล่านี้เช่นกัน เมื่อขาดอาหาร ไกลโคเจนจากตับจะเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญ เพื่อเพิ่มระดับน้ำตาลในกระแสเลือด แต่ก็จะใช้ได้จำกัด ดังนั้นถ้าร่างกายขาดอาหารเป็นเวลานาน ร่างกายจะไปใช้พลังงานจากไขมันแทนและเก็บกลูโคสไว้ให้อวัยวะดังกล่าวและสมองใช้ และจะไปสลายกรดอะมิโนตามกล้ามเนื้อต่างๆ เปลี่ยนมาเป็นกลูโคสให้อวัยวะดังกล่าวและสมองใช้แทนได้ด้วย 

       ฮอร์โมนอินซูลินจะจับกับตัวรับ สัญญาณที่เป็นโปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์ ตัวรับสัญญาณประกอบด้วยหน่วยแอลฟา และเบตาอย่างละ 2 หน่วย โดยหน่วยแอลฟาทั้งสองจะยื่นออกไปนอกเซลล์และเชื่อมกับหน่วยเบตา หน่วยเบตาจะมีทั้งส่วนที่ยื่นออกไปนอกเซลล์และส่วนที่อยู่ภายในเซลล์

                     ตัวรับสัญญาณของอินซูลิน    ตัวรับสัญญาณของ IGF I และ ตัวรับสัญญาณของIGF II

         ตัวรับสัญญาณของIGF I และIGF Il   มีโครงสร้างที่คล้ายกับอินซูลิน           ตัวรับสัญญาณของIGF I  มีโครงสร้าง ที่คล้ายคลึงกับตัวรับสัญญาณIGF Il  แต่ตัวรับสัญญาณอินซูลินมีโครงสร้างที่คล้ายกับตัวรับสัญญาณ IGF l มากกว่า ตัวรับสัญญาณIGF ll          ดังนั้นจะเห็นว่าตัวรับสัญญาณของIGF I และIGF Il  จะจับกับตัวรับสัญญาณทั้ง 3 ตัวได้ แต่ตัวรับสัญญาณอินซูลินจะจับกับตัวรับสัญญาณของอินซูลินและตัวรับสัญญาณของ IGF I เท่านั้น    ทั้งนี้เพราะว่าตัวรับสัญญาณของIGF I และอินซูลิน มีโครงสร้างที่คล้ายกัน ส่วนโครงสร้างของ ตัวรับสัญญาณของIGF Il   ต่างจากโครงสร้างโครงสร้างอินซูลินและIGF I มากกว่า

        หน่วยแอลฟาจับกับฮอร์โมนอินซูลิน และกระตุ้นให้ตัวรับสัญญาณที่เยื่อหุ้มเซลล์ให้ทำงาน ทำให้หน่วยเบตา ซึ่งจับอยู่กับไทโรซีนไคเนส (tyrosine kinase) ที่อยู่ติดกับหน่วยเบตาด้านในเซลล์ เติมฟอสเฟตให้กับ สารเร่งปฏิกิริยา(enzyme)หลายชนิดในเซลล์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ซึ่งเป็นการตอบสนองของเซลล์ นอกจากนี้การเติมฟอสเฟตให้ตัวเอง (autophosphorylation) ของตัวรับสัญญาณ ทำให้ตัวรับสัญญาณสามารถ ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นๆ เช่น จี โปรตีนเพื่อไปกระตุ้นฟอสโฟไลเปส ซี สร้างตัวสื่อสัญญาณตัวที่สอง เช่น ไอนอซิทอล ทริสฟอสเฟต( IP 3) และ ไดเอซิลกลีเซอรอล (DG)

        การเติมฟอสเฟตของตัวรับสัญญาณ จะไปกระตุ้นฟอสโฟ อินโนซิไทด์ 3 ไคเนส (phospho inositide 3 kinase) และไคเนสอื่นๆ ทำให้มีการเคลื่อนย้ายของตัวขนส่งกลูโคส(glucose transporter : Glu T ปัจจุบันพบว่ามี 5 ชนิด ตามเซลล์ต่างๆ ของร่างกาย) ซึ่งอยู่ภายในเซลล์ไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ และจะเชื่อมกับเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้ตัวขนส่งกลูโคส นำกลูโคสเข้าเซลล์ได้

       ขั้นตอนการกระตุ้นการขนส่งกลูโคสเข้าเซลล์กล้ามเนื้อหรือเนื้อเยื่อไขมัน โดยเมื่อฮอร์โมนอินซูลิน จับกับตัวรับสัญญาณหลังจากนั้นจะไปกระตุ้นฟอสโฟ อินโนซิไทด์ 3 ไคเนสให้มีการเคลื่อนย้ายตัวขนส่งกลูโคส ไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ และจะเชื่อมกับเยื่อหุ้มเซลล์   ทำให้มีการขนส่งกลูโคสเข้าเซลล์ได้มากขึ้น

คือฮอร์โมนอินซูลิน

คือน้ำตาลกลูโคสในกระแสเลือด

UP

       ปัจจัยที่มีผลต่อการหลั่งฮอร์โมนอินซูลินได้แก่

• ระดับของน้ำตาลกลูโคสในเลือดที่สูงขึ้นจากค่าปกติ ( 80 – 100 มิลลิกรัม / 100 มิลลิลิตร หรือ มิลลิกรัมเปอร์เซนต์)
• ฮอร์โมนบางตัวจากระบบทางเดินอาหาร เช่นซีครีติน แกสตริน โคลีซิสโตไคนิน (cholecystokinin)
• กรดอะมิโนบางตัว เช่นอาร์จีนีน ไลซีน

       นอกจากนี้ยังมีฮอร์โมนที่ยับยั้งการหลั่งของฮอร์โมนอินซูลิน ซึ่งได้แก่ฮอร์โมนที่เพิ่มระดับน้ำตาลในเลือด ซึ่งสรุปได้ตามตาราง

         ก่อนที่มีการ ค้นพบอินซูลิน ประชาชนมากมายต้องมีคุณภาพของชีวิตที่ไม่ดี จนกระทั่งเสียชีวิตจำนวนมาก ทำให้มีความพยายามค้นหาสิ่งที่สามารถรักษาโรคนี้ได้

      - การค้นพบอินซูลิน

UP

                  การมีฮอร์โมนนี้มากเกินไป (insulin excess)

        การมีฮอร์โมนนี้มากเกินไปจะทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ (hypoglycemia) ซึ่งจะมีผลต่อเซลล์ของสมอง อย่างรวดเร็ว ทำให้มีอาการสับสน มึนงง อ่อนเพลีย นอกจากนี้ยังไปกระตุ้นการทำงานของประสาทซิมพาเทติก ทำให้มีอาการหิว ใจสั่น เหงื่อออกมาก และเพิ่มการหลั่งแคททีโคลามีนจากต่อมหมวกไต ให้ตับมีการสลายไกลโคเจน เป็นกลูโคสมากขึ้น ถ้าไม่ได้รับการแก้ไขโดยการให้กลูโคสทดแทนอาการจะรุนแรงคือชัก หมดสติ และเสียชีวิตได้

         การขาดฮอร์โมนอินซูลิน (insulin insufficiency)

        การขาดฮอร์โมนอินซูลินทำให้กลูโคสเข้าเซลล์เนื้อเยื่อไม่ได้ ทำให้ร่างกายเสมือนขาด อาหาร (starvation) ตับจึงสลายไกลโคเจนมายังหลอดเลือดทำให้ระดับน้ำตาลยิ่งสูงมากขึ้น (hyperglycemia)

ขบวนการไกลโคจีโนไลซีส (glycogenolysis) ที่ตับ ทำให้กลูโคสในกระแสเลือดสูงขึ้น

        การที่ร่างกายขาดกลูโคสในขณะที่น้ำตาลในเลือดสูงจะเป็นภาวะผิดปกติที่เรียกว่า เบาหวาน (diabetes mellitus)

UP